一种新型超快石墨烯优化4H-SiC PIN器件的时间分辨率研究
仪器与探测器
2026-03-31 v1
摘要
硅碳探测器表现出良好的检测性能，如快时间分辨率、高辐射耐受性、高击穿电压和低温敏感性，已被广泛应用于探测应用。同时，瞬态电流技术（TCT）是评估半导体探测器时间分辨率的直接且有效的方法。常规金属电极采用窗口结构，导致电场分布不均匀，影响时间分辨率。石墨烯具有高光学透射率、超高载流子迁移率和优异的辐射抗性，使其成为半导体探测器理想的透明电极材料。本文制造了石墨烯优化环形电极（G/RE）4H-SiC PIN探测器和参考环形电极（RE）4H-SiC PIN探测器。TCT测量表明，石墨烯集成显著改善了时间分辨率一致性，将最大扫描距离处的时间分辨率从参考探测器的38 ps降低到G/RE探测器的21 ps，同时实现了有效的噪声抑制。与参考探测器相比，石墨烯集成将时间分辨率稳定性提高了87%。值得注意的是，实现的21 ps时间分辨率与当前先进的4H-SiC低增益雪崩探测器（LGADs）相当，后者通常在单最小离子化粒子（MIP）等效注入条件下表现出35 ps以下的时间分辨率，进一步验证了石墨烯基电极设计的有效性。
引用
@article{arxiv.2603.27120,
title = {Time Resolution of a Novel Ultra-fast Graphene-Optimized 4H-SiC PIN},
author = {Suyu Xiao and Hui Liang and Congcong Wang and Zhenyu Jiang and Lin Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.27120},
year = {2026}
}